JPS6180009A

JPS6180009A - 磁気デイスクの表面欠陥検査方法および装置

Info

Publication number: JPS6180009A
Application number: JP20162484A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Koizumi; 小泉　光義
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-23
Also published as: JPH0414282B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕不地明は、磁気ディスクの表面欠陥検査方法および装置
に係り、特に梨地状微小凹凸を有する磁気ディスクの表
面に存在する欠陥を、自動的に検査することができる、
磁気ディスクの表面欠陥検査方法および装置斤に関する
ものである。

〔発明の背景〕

磁気ディスクは、研磨仕上したアルミ面板上に磁性材で
ある酸化鉄砥粒を塗布したものである。この塗布工程は
、溶剤と酸化鉄砥粒との混合液を、高速回転中のアルミ
面板上に滴して、その後前記溶剤を蒸発させるものであ
る。しかしこの塗布工程によって形成される塗布膜には
、クレータ状欠陥、すし状欠陥が発生する。

以下、このことを図面を使用して説明する。

第１１図は、磁気ディスクを示す平面図、第１２図は、
＃！１１図における■部近傍を示す拡大斜視断面図、第
１５図は、第１１図におけるＬＳＩ部近傍を示す拡大斜
視断面図、第１４図は、磁気ディスクに発生する欠陥の
典型例を示す拡大断面図である。

各図において、１Ｇ：ｔ１アルミ面板４上に塗布膜５を
形成した磁気ディスク、２．３は、それぞれ塗布膜５に
発生したクレータ状欠陥、すじ状欠陥である。クレータ
状欠陥２は、前記混合液とアルミ面板４との接触部に汚
れが存在すると、溶剤蒸発後に塗布膜５の表面に発生す
る。

また、すじ状欠陥３は、砥粒不均一部があると、回転遠
心力によりアルミ面板４の半径方向外側に発生する。

これらのクレータ状欠陥２１すじ状欠陥３は、磁気ディ
スク１の書き込みエラーの原因となるので、前記塗装工
程終了後に検査を行なう必要がある。

ところで、アルミ面板４は厚さ２闇であり、この上の塗
布膜５は、厚さ１μｍ２表面粗さ０．０１μｍＲ＆の梨
地状微小凹凸を呈している。そしてクレータ状欠陥２の
大きさ、すし状欠陥６の幅（以下、大きさ４幅をまとめ
て大きさｄという）は、第４図に゛示すように、０．５
〜２間が典型的である。欠陥の深さｈは０．２μｍ以上
のものが書き込みエラーの原因となるので、０．２μｍ
以上の欠陥の深さｈを検出する必要がある。したがって
、検出すべき欠陥の深さｈは、大きさｄに比べ、ｈ／ｄ
工１　：　２５００（＝１０，０００）と著しく小さい
。

このように小さい欠陥は、表面が滑らかなものについて
は、たとえばニュートンリングによる干渉縞によ−って
検出できるものの、磁気ディスクのように表面が梨地状
微小凹凸をなしたものでは前記二ニートンリングを適用
できず、従来、目視によって欠陥を検査しており、した
がって磁気ディスクの信頼性が低いという欠点がありた
。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去して、梨地状
微小凹凸をなした磁気ディスクの表面上の、大きさに比
べて深さが著しく浅い欠陥を自動的に検出することがで
きる、磁気ディスクの表面欠陥検査方法、およびこの実
施に直接使用される表面欠陥検査装置の提供を、その目
的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る磁気ディスクの表面欠陥検査方法の構成は
、磁気ディスクの表面にその表面に対して傾斜角度を有
する傾斜平行照明光を照射し、この照明光による前記表
面からの反射光の照度分布を、散乱光を遮光する遮光光
学系を具備した光電変換手段により測定することにより
、梨地状微小凹凸をなした前記表面に分布する、大きさ
に比べて深さが著しく浅い欠陥を検出するようにしたも
のである。

また、本発明に係る磁気ディスクの表面欠陥検査装置の
構成は、傾斜平行照明装置と、散乱光を遮光する遮光光
学系を具備した光電変換装置と、試料搬送部とを有せし
めるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

実施例の説明に入るまえにＡ本発明に係る基本的事項を
説明する。

磁気ディスクの表面に傾斜平行照明光を照射し、その表
面からの反射光の照度分布を測定することにより、表面
にある欠陥を検出するようにしたものである。

本発明者は、表面に欠陥があると、（ａ）欠陥による凹
面鏡効果、および（ｂ）アルミ面板の表面からの反射光
の減衰効果が生じ、これら（”）　＋　（ｂ）の相乗効
果に起因して照度分布に変動が生ずるという現象を発見
し、この現象を本発明に利用するものである。この場合
、反射光の照度分布を測定するにあたっては、遮光光学
系によりて磁気ディスク表面からの散乱光を遮光するこ
とにより、前記照度変動コントテストを大きくし、安定
な検出ができるようにした。

さらに、すし状欠陥の検出に際しては、シリンドリカル
レンズを使用し、その欠陥の像を１当該すし状欠陥の長
手方向に圧縮して照度変動のコントラストを大きくする
ようにした。

以下、図面を使用して説明する。

第１図〜第５図は、本発明に係る基本的事項を説明する
ためのものであり、第１図は、欠陥による各種効果によ
る磁気ディスク表面からの反射光照度分布図、第２図は
、傾斜平行前１光の傾斜角度の、反射光照度分布のコン
トラストへの影響を示す、磁気ディスク表面近傍の詳細
断面および反射光照度分布図、第６図は、散乱光の影響
を除く手段を説明するための、遮光光学系を具備した光
電変換装置およびこの光電変換装置によって測定した、
クレータ状欠陥に対応する反射光照度分布図、第４図は
、すじ状欠陥を検出する手段を説明するための、シリン
ドリカルレンズを配設した光電変換装置、配設しない光
電変換装置およびこれらの光電変換装置によって測定し
た、すし状欠陥に対応する反射光照度分布図、第５図は
、第４図（ＬＬ）に係るシリンドリカルレンズを配設し
た光電変換装置とこれによってすじ状欠陥を検出してい
る状態を示す平面図である。

各図において、２はクレータ状欠陥、３はすし状欠陥、
４はアルミ面板、５は塗布膜であり、また同一番号を付
したものは同一部分である。

第１図（ａ）は、欠陥による凹面鏡効果を説明するもの
であり、塗布膜５に対して傾斜平行照明光６を照射する
と、塗布膜表面からの反射光７ａの照度分布は、欠陥２
（３）の凹面鏡効果により、図示のように局部的に変動
する。これが、（ａ）欠陥による凹面鏡効果である。一
方、第１図（ｂ）は、アルミ面板の表面減衰効果を説明
するものであり、厚さ１μｍの塗布膜５は半透明である
ので、傾斜平行照明光６はアルミ面板４の表面で反射＠
　２　（３）部を透過２反射した傾斜平行照明光６゜反
射光７ｂは、いずれも欠陥のない正常部に比べ、塗布ｍ
　ｓ内での？ｔｃ衰が少ないため、アルミ表面からの反
射光７ｂの照度分布に局部的変動を生じる。これが、（
ｂ）アルミ面板の表面からの反射光の減衰効果である。

以上の（Ｑ　＋　（ｂ）の相重効果を利用した、欠陥に
起因する照度分布の変動を、本発明に利用するようにし
たものである。

次に、第２図を使用して、傾斜平行照明光６の傾斜角度
θの影響について説明する。

第２図（＝Ｌ）は、欠陥近傍■〜＠領域を示し、第２図
（ｂ）は、この第２図（ａ）における■部に傾斜角度θ
＝４０°の傾斜平行照明光りを照射している状幀を示す
拡大断面図で、また第２図（０は、傾斜角度θ＝４０°
のときの欠陥近傍■〜＠領域の、反射光照度分布を示し
ている。そして、ｔＪ２図（ｄ）は、第２図（ａ）にお
けるｖ１部に傾斜角度ｉ　＝　２００の傾斜平行照明光
６を照射している状態を示す拡±宿を面間で、士た笛り
Ｙ（給け、傾斜角度ｎ　ｗ　２　Ｑ０のときの欠陥近傍
■〜＠領域の、反射光照度分布を示している。

塗布膜５の表面は梨地状微小凹凸を呈しているので、傾
斜平行照明光６により反射光７＆と散乱光８が発生する
。反射光７ａは、梨地状微小凹凸の平坦部から、また散
乱光８は梨地状微小凹凸のエツジ部から各々発生する。

そこで、傾斜角度θを小さくすると平坦部の見かけの割
合が多くなるので、反射光７ａの照度が高くなる。本発
明者の実験では、θ−２０°、４０°の場合について、
反射光照度分布をピンホール１５．光電変換素子１６を
用い、試料に係る磁気ディスクをＸ方向に移動させて、
■＠間の反射光照度分布を測定した。その結果、第２図
（Ｑ）　、　（６）に示すように、傾斜角度θ＝２１０
の場合の方がθ−４０°の場合に比べ・反射光照度が約
５倍高くなり、欠陥２に対応した照度変動（フントラス
ト）も大きくなることがわかった。したがって、傾斜平
行照明光６Ｃ傾斜角度θは小さい方が望ましい。

次に、第３図を使用して、散乱光の影響を除く方法を説
明する。

第３図（ｆＬ）は、傾斜平行照明装置２０と、散乱光８
を除くための遮光光学系１８を具備した光電変換装置２
１とを略示的に示したものであり、第３図（ｂ）は、第
Ｓ図（＆）における光電変換装置２１を使用して測定し
た、クレータ状欠陥に対応する反射光照度分布を、第３
図（０）は、この光電変換装置を使用しないで測定した
ときの、クレータ状欠陥に対応する反射光照度分布を・
それぞれ示している。

前記した傾斜平行照明装置２０は、光源９．ピンホール
１０．凸レンズ１１の組合せからなるものである。また
、光電変換装置２１は、２枚のピンホール１８ａ　、　
１８ｂからなる遮光光学系１８と光電変換素子１６との
組合せを配設してなるものである。したがりて、反射光
７ａのうちその中心部の平行光のみ２枚のピンホー、＋
ｔ／　１１　、　１８ｂを通過して光電変換素子１６に
入り反射光分布が測定される。

遮光光学系１８を具備した光電変換装置２１で測定した
反射光照度分布のフントラストは第３図（ｂ）のように
なり、遮光光学系を具備しない光電変換装置（光電変換
装置２１から遮光光学系１８を除いたもの）で測定した
ものは第３図（Ｑ）のようになり、遮光光学系がない場
合には照度変動が少なく安定な検出ができないが、遮光
光学系１８を具備せしめたものでは、クレータ状欠陥２
に対応した照匣変動（コントラスト）が著しく大きくな
ることがわかる。同様の効果を有する遮光光学系１８０
で用いられる凸レンズ１２．１４を使用した場合には、
光の１部がレンズ表面で反射、散乱して本来観測したい
対象物の像に重なって拡がるいわゆるフレア現象が発生
して安定な検出ができない。

最後に、第４，５図を使用して、すじ状欠陥３を検出す
る方法を説明する。

第４図（＆）は、すし状欠陥３を検出するための１シリ
ンド１月カルレンズ１９を配設した光電変換装置２１Ａ
を略示的に示し、第４図（ｂ）は、この光電書樽佑秤２
１Ａによっτ帽１．た一才１１壮々陥３に対応する反射
光照度分布を示している。一方、第４図（Ｃ）は、第５
図（４）のレンズによる遮光光学系を含む光電変換装置
２１１を略示的に示し、第４図（ｄ）は、この光電変換
装置２１１によりて測定した、すし状欠陥３に対応する
反射光照度分布を示しているがレンズによるフレアが生
じており（ｂ）に比べ信号が劣化している。前述の光電
変換装置２１Ａは、上記塗布膜５の７方向に長いスリッ
ト穴１８ｃ’、　　＋Ｂａを夫々前する２枚のスリット
１８０、ＩＱｄからなる遮光光学系１８′の後にシリン
ドリカルレンズ１９、スリット１７および光電変換素子
１６との組合せを配設したものである。

上記シリンドリカルレンズ１９は、すじ状欠陥３の長手
方向にのみ光学的に圧縮する効果を有しており、このシ
リンドリカルレンズ１９の後に、前記圧縮方向と直角方
向に細い幅を有するスリット１７が配設されている。こ
のシリンドリカルレンズ１９とスリット１７とを用いた
光電変換装置２１Ａによる走査の方が（第４図（ｂ）が
、この場合の反射照度分布）・ピンホール１５を用いた
光電変換装置２１０によるよりも、欠陥３に対応した照
度変動が大きくなる。

すし状欠陥３の長手方向は磁気ディスク１の半径方向と
一致するので、第５図に示すように、磁気ディスク１を
φ方向へ回転することにより、すじ状欠陥３ａ、　５ｃ
　、　５６が光電変換装置２１Ａにより検出される。ま
た、磁気ディスク１の内径側のすし状欠陥３１）、５ｃ
Ｌに対しては・磁気ディスク１をｙ方向に適当な距離だ
け並進させた後、その磁気ディスク１を回転させれば、
傾斜平行照明部６ａがディスク内側に移り、すし状欠陥
５ｂ。

３ｄが同様に検出されるものである。

本発明は、上記した解明に基づいてなされたものである
。以下、この発明を実施例によって説明する。

第６図は、本発明の一実施例に係る磁気ディスクの表面
欠陥検査方法の実施に供せられる表面欠陥検査装置の一
例を示す平面図、第７図は、第６図におけるＸＩ−ＸＩ
断面図、第８図は、クレータ状欠陥を検査する場合の走
査方法を説明するだめの平面図、第９図は、すじ状欠陥
を検査する場合の走査方法を説明するための平面図、第
１０図は、第６図に係る磁気ディスクの表面欠陥検査装
置ｉｔの動作を説明するための検査ブロック図である。

第６，７図において、試料に係る磁気ディスク１は、ホ
ルダ２７に載置されるようになっており、このホルダ２
７の回転軸２７ａは、ベアリング２８で支持されている
。回転軸２７ａの端部は１カツプリング２３によりＤｏ
モータ２４に連結されており、このＤｏモータ２４の他
の軸はエンコーダ２５に接続される。以上の部品は、ハ
ウジング２２゜２６に装着されており、試料搬送部２９
を構成している。そして、この試料搬送部２９は、ベア
リング３５を介してベース３４上にＰ方向へ移動可能に
支持されている。また、ベース３４上のパルスモータ３
０は、カップリング３１．おねじ３２．ハウジング２６
に取付けられためねじ３５を介して、ベアリング３５上
の試料搬送部２９を並進移動（Ｐ方向）させることがで
きる。

２０は、磁気ディスク１の表面にその表面に対して傾斜
角度を有する傾斜平行照明光６を照射するＡ光源９．ピ
ンホール１０．凸レンズ１１の組合せからなる（第３図
（、）参照）傾斜平行照明装置であり、この傾斜平行照
明装置２０は、ベース５４に立てられた支柱３６上に装
着されている。２１は、２枚の凸レンズ１２．１４と、
これらの間に介挿したピンホール１３との組合せからな
る遮光光学系１８を具備し、この遮光光学系１８の後に
、ピンホール１５と光電変換素子１６との組合せを配設
してなる（第５図（ＩＬ）参照）充電変換装置であり、
この光電変換装置２１は、前記傾斜平行照明装置による
前記表面からの反射光７（７ａと７ｂとを含む）の照度
を測定することができるように、ベース３４に立てられ
た支柱３７上に装着されている。

このように構成した磁気ディスクの表面欠陥検査装置に
よって、クレータ状欠陥を検出する動作を説明する。

試料に係る磁気ディスク１をホルダ２７上に載雷固定す
る。ここで表面欠陥検査装置をＯＮにすると、傾斜平行
照明装置２０から磁気ディスク１の表面上に傾斜平行照
明光６が照射される。

パルスモータ３０．Ｄｏモータ２４が駆動され、ピンホ
ール１５の開口の磁気ディスク１上に対応する部分１５
ａの大きさと同じ距離でビクチＰの並進移動Ｐと、回転
運動φとを組合せて、磁気ディスク１上のクレータ状欠
陥が光電変換装置２１によりて検出される。そして、そ
の欠陥の位置が表示回路４４に表示される。

これを検査ブロック線図（第１０図）を使用して説明す
ると、光電変換装置２１からの検出信号は増幅器３日を
経て、二値化回路３９で比軟電圧Ｖにより二値化信号と
なり制御回路４０に至る。制御回路４０は、Ｄａモータ
駆動回路４２．パルスモータ駆動回路４３を作動させて
、ＤＯモータ２４゜パルスモータ３０を駆動させる。エ
ンコーダ２５で得られる磁気ディスク１の回転方向位置
は増幅器４１を経て、制御回路４０に至る。そして、前
記したように、表示回路４４には磁気ディスクの欠陥位
１トｔが表示される。このようにして、磁気ディスク１
の全面のピンホール走査が終了したとき、磁気ディスク
の表面欠陥検査装置が０ＦＩＦになる。

次に、すし状欠陥を検出する動作を説明する。

この場合には、充電変換装置２１の代りに・シリンドリ
カルレンズ１９を配設した光電変換装置２１Ａ（第４図
（ａ））を、支柱３７に装着する。走査方法は、第９図
に示すように・傾斜平行照明部６ａを幅とする環状部３
８ａ　、　３８ｂ　、　５８ｏを順次走査すればよい。

以上説明した実施例によれば、磁気ディスク１の塗布膜
５上のクレータ状欠陥２．すじ状欠陥３を自動的に且つ
正確に検査することが可能となり、磁気ディスク１の信
頼性を著しく向上させることができるという効果がある
。

なお、上記実施例においては、クレータ状欠陥を検査す
る場合と、すじ状欠陥を検査する場合とでは、異なる充
電変換装置２１．　２１７を使用する必要があるが、遮
光光学系１８の後に半透過鏡を配設して反射光の光路を
分岐し、一方の光１にピンホール１５と光電変換素子１
６を、他方の光路にシリンドリカルレンズ１９．スリッ
ト１７および光′ｉｔ変換素子１６を、それぞれ配設し
た光電変換装置を使用するようにすれば、クレータ状欠
陥と、すじ状欠陥とを同時に検査することができるとい
う利点がある。

以上に述べた表面欠陥検査方法および装置は、磁気ディ
スク１の表面欠陥を検出するために適用することができ
るのみならず、その他の梨地状微小凹凸を有する平板表
面の欠陥を検出するためにも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、梨地状微小
凹凸をなした磁気ディスクの表向上の、大きさに比べて
深さが著しく浅い欠陥を自動的に検出することができる
、磁気ディスクの表面欠陥検査方法、およびこの実施に
直接使用される表面欠陥検査装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明に係る基本的事項を説明する
ためのものであり、第１図は、欠陥による各種効果によ
る磁気ディスク表面からの反射光照度分布図、第２図は
、傾斜平行照明光の傾斜角度の、反射光照度分布のコン
トラストへの影響を示す、磁気ディスク表面近傍の詳細
断面および反射光照度分布図、第３図は・散乱光の影響
を除く手段を説明するための、遮光光学系を具備した充
電変換装置およびこの光電変換装置によって測定した、
クレータ状欠陥に対応する反射光照度分布図、第４図は
、すじ状欠陥を検出する手段を説明するための、シリ、
ンドリカルレンズを配設した光電変換装置、配設しない
光電変換装［４およびこれらの光電変換装置によって測
定した、すじ状欠ＩＭｉ；に対応する反射光照度分布図
、栴５図は、第８図（ａ）に係るシリンドリカルレンズ
を配設した光電変換装置とこれによってすじ状欠陥を検
出している状態を示す平面図、第６図は、本発明の一実
施例に係る磁気ディスクの表［ｆ（１欠陥検査方法の実
施例に供せられる表面欠陥検査装置の一例を示す平面図
、第７図は、第６図におけるＸＩ−ＸＩ断面図、第８図
は、クレータ状欠陥を検査する場合の走査方法を説明す
るための平面図、第９図は、すじ状欠陥を検査する場合
の走査方法を説明するための平［ｆｊｊ図、第１０図は
、第９図に係る磁気ディスクの表面欠陥検査装置の動作
を説明するための検査ブロック線図、第１１図は、磁気
ディスクを示す平面図、第１２図は、第１１図における
■部近傍を示す拡大斜視断面図、第１３図は、第１１図
における■部近傍を示す拡大斜視断面図、第１４図は、
磁気ディスクに発生する欠陥の典型を示す拡大断面図で
ある。１・・・磁気ディスク、２・・・クレータ状欠陥、３・・・すじ状欠陥、５・・・塗布膜、６・・・傾斜平行照明光、７、７ａ、　７ｂ・・反射光、８・・・散乱光、１２・・・凸レンズ、１３・・・ピンホール、１４・・凸レンズ１１５・・・ピンホール− １６・・・光電変換素子・１７　・・　ス　　リ　　ッ　　ト　、１８．１ｅｌ’
・・・遮光光学系、１８ａ１１８ｂ・・・ピンホール、１ｄｃ、ＩＳｄ　　・・・　ス　リ　　ッ　　ト　、１
８ｃ、１８（ｔ・・・スリ　）　ト穴、１９・・・シリ
ンドリカルレンズ、２０・・・傾斜平行照明装置、２１．２１Ａ・・・光電変換装置、２９・・・試料搬送部、４４・・・表示回路、 θ・・傾斜角度。

Claims

【特許請求の範囲】１、磁気ディスクの表面にその表面に対して傾斜角度を
有する傾斜平行照明光を照射し、この照明光による前記
表面からの反射光の照度分布を、散乱光を遮光する遮光
光学系を具備した光電変換手段により測定することによ
り、梨地状微小凹凸をなした前記表面に分布する、大き
さに比べて深さが著しく浅い欠陥を検出することを特徴
とする磁気ディスクの表面欠陥検査方法。２、前記光電変換手段に、複数枚のピンホールからなる
遮光光学系と光電変換素子を配設したものとし、当該光
電変換手段により、クレータ状、又は凸状の欠陥を検出
することを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
磁気ディスクの表面欠陥検出方法。３、光電変換手段に複数枚のスリットからなる遮光光学
系を具備し、この遮光光学系の後に、必要に応じてシリ
ンドリカルレンズと光電変換素子との組合せを配設して
なるものとし、当該光電変換手段により、すじ状の欠陥
を検出することを特徴とする前記特許請求の範囲第１項
記載の磁気ディスクの表面欠陥検出方法。４、前記傾斜平行照明装置と、散乱光を遮光する遮光光
学系を具微した光電変換装置と、試料搬送部とを有する
ことを特徴とする磁気ディスクの表面欠陥検査装置。５、前記遮光光学系を複数枚のピンホールにて形成した
ことを特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載の磁気
ディスクの表面欠陥検査装置。６、前記遮光光学系を複数枚のスリットにて形成したこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載の磁気デ
ィスクの表面欠陥検査装置。７、前記光電変換装置を、遮光光学系を具備し、この遮
光光学系の後に配設した光電変換素子との組合せにした
ものである前記特許請求の範囲第４項記載の磁気ディス
クの表面欠陥検査装置。８、前記光電変換装置を、遮光光学系を具備し、この遮
光光学系の後に配設したシリンドリカルレンズと光電変
換素子との組合せにしたものである前記特許請求の範囲
第４項記載の磁気ディスクの表面欠陥装置。